2025-2026学年高三寒假作业：高考实验专题 高中物理实验二（提升卷）

高考实验专题 高中物理实验二（提升卷） 一、验证机械能守恒定律 练习1利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置示意图如图所示． (1)实验步骤： ①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平． ②测出挡光条的宽度l＝9.30 mm. ③由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s＝________ cm. ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门 ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2. ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式． ①滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________. ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________. ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔEp＝________(重力加速度为g)． (3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律． 二、观察电容器的充、放电现象 练习2 电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线．某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器(额定电压为16 V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω、单刀双掷开关；导线若干． 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积． 请回答下列问题： (1)已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝ F； (2)若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线 (选填“b”或“c”)． 　 三、长度的测量及测量工具的选用 练习3（1）读出图中游标卡尺和螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为______ mm；螺旋测微器的读数为________ mm. （2）某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图甲、乙所示．由图可读出D＝______________ mm，d＝____________ mm. 　 （3）　如图为电流表和电压表的刻度盘． (1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表______A，图中表针示数为________A. (2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表的示数为______V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示______V，图中表针示数为______V. 四、测量金属丝的电阻率 练习4 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下. (1)螺旋测微器如图所示．在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动____(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏． (2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． (3)如图甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置． (4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图11所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2－I2图像． (5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率． 五、测量电源的电动势和内阻 练习5 在测量干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路，S2为单刀双掷开关，定值电阻R0＝3 Ω.闭合开关S1，S2接1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录几组电压表示数和对应的电流表示数；之后，保持S1闭合，S2改接2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图像，如图乙所示，两直线与纵轴的截距分别为3.00 V、2.99 V，与横轴的截距分别为0.75 A、0.80 A (1)S2接1位置时，作出的U－I图线是图乙中的__________(选填“A”或“B”)线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是__________． (2)由图乙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真＝______ V，r真＝________ Ω. (3)根据图线求出电流表内阻为________Ω. 六、电磁感应现象 练习6 如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上．下列说法正确的是(　　) A．线圈A插入线圈B中稳定后，闭合开关瞬间，灵敏电流计指针将偏转 B．线圈A插入线圈B中稳定后，断开开关瞬间，灵敏电流计指针不会偏转 C．闭合开关后，把线圈A从线圈B中拔出的过程中，灵敏电流计指针将偏转 D．线圈A插入线圈B中，闭合开关稳定后，滑动变阻器滑片P向右或向左移动过程中，灵敏电流计指针都将偏转 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 高考实验专题 高中物理实验二（提升卷） 一、验证机械能守恒定律 方法一：利用起始点和第n点． 选择开始的两点间距接近2 mm的一条纸带，打的第一个点为起始点，如果在实验误差允许范围内mghn＝mvn2，则机械能守恒定律得到验证． 方法二：任取两点A、B. 如果在实验误差允许范围内mghAB＝mvB2－mvA2，则机械能守恒定律得到验证． 方法三：图像法(如图所示)． 若在实验误差允许范围内v2－h图线是一条过原点且斜率为g的直线，则机械能守恒定律得到验证． 练习1利用气垫导轨“验证机械能守恒定律”，实验装置示意图如图所示． (1)实验步骤： ①将气垫导轨放在水平桌面上，桌面高度不低于1 m，将导轨调至水平． ②测出挡光条的宽度l＝9.30 mm. ③由导轨标尺读出两光电门中心间的距离s＝________ cm. ④将滑块移至光电门1左侧某处，待砝码静止时，释放滑块，要求砝码落地前挡光条已通过光电门2. ⑤从数字计时器(图中未画出)上分别读出挡光条通过光电门1和光电门2所用的时间Δt1和Δt2. ⑥用天平称出滑块和挡光条的总质量M，再称出托盘和砝码的总质量m. (2)用表示直接测量量的字母写出下列物理量的表达式． ①滑块通过光电门1和光电门2时，瞬时速度分别为v1＝________和v2＝________. ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统(包括滑块、挡光条、托盘和砝码)的总动能分别为Ek1＝________和Ek2＝________. ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔEp＝________(重力加速度为g)． (3)如果ΔEp＝________，则可认为验证了机械能守恒定律． 答案　(1)③60.00(答案在59.96～60.04之间的，也正确)　(2)①　　②(M＋m)()2 (M＋m)()2　③mgs (3)(M＋m)()2－(M＋m)()2 解析　(1)③s＝80.30 cm－20.30 cm＝60.00 cm. (2)①由于挡光条宽度很小，因此可以将挡光条通过光电门时的平均速度当成瞬时速度，滑块通过光电门1和光电门2时的瞬时速度分别为v1＝，v2＝. ②当滑块通过光电门1和光电门2时，系统的总动能分别为Ek1＝(M＋m)v12＝(M＋m)()2； Ek2＝(M＋m)v22＝(M＋m)()2. ③在滑块从光电门1运动到光电门2的过程中，系统重力势能的减少量ΔEp＝mgs. (3)如果在实验误差允许的范围内ΔEp＝(M＋m)()2－(M＋m)()2，则可认为验证了机械能守恒定律． 二、观察电容器的充、放电现象 (1)电容器的充电过程 如图所示，当开关S接1时，电容器接通电源，在静电力的作用下自由电子从正极板经过电源向负极板移动，正极板因失去电子而带正电，负极板因获得电子而带负电．正、负极板带等量的正、负电荷．电荷在移动的过程中形成电流．在充电开始时电流比较大(填“大”或“小”)，以后随着极板上电荷的增多，电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，当电容器两极板间电压等于电源电压时电荷停止移动，电流I＝0. (2)电容器的放电过程 如图所示，当开关S接2时，相当于将电容器的两极板直接用导线连接起来，电容器正、负极板上电荷发生中和．在电子移动过程中，形成电流，放电开始电流较大(填“大”或“小”)，随着两极板上的电荷量逐渐减小，电路中的电流逐渐减小(填“增大”或“减小”)，两极板间的电压也逐渐减小到零． 练习2 电路中电流大小可以用电流传感器测量，用电流传感器和计算机可以方便地测出电路中电流随时间变化的曲线．某兴趣小组要测定一个电容器的电容，选用器材如下： 待测电容器(额定电压为16 V)；电流传感器和计算机；直流稳压电源；定值电阻R0＝100 Ω、单刀双掷开关；导线若干． 实验过程如下： ①按照图甲正确连接电路； ②将开关S与1端连接，电源向电容器充电； ③将开关S掷向2端，测得电流随时间变化的I－t图线如图乙中的实线a所示； ④利用计算机软件测出I－t曲线和两坐标轴所围的面积． 请回答下列问题： (1)已知测出的I－t曲线和两坐标轴所围的面积为42.3 mA·s，则电容器的电容C＝ F； (2)若将定值电阻换为R1＝180 Ω，重复上述实验步骤，则电流随时间变化的I－t图线应该是图丙中的曲线 (选填“b”或“c”)． 　 答案　(1)4.7×10－3　(2)c 解析　(1)由I－t图像得到开始时电流为I＝90 mA＝0.09 A 故最大电压为U＝IR0＝0.09 A×100 Ω＝9 V 故电容为C＝＝＝4.7×10－3 F (2)换用阻值为180 Ω的定值电阻，根据Im＝，则第2次实验的最大电流小些，故选c. 三、长度的测量及测量工具的选用 （一）、游标卡尺的原理及读数(*) 1．构造：主尺、游标尺(主尺和游标尺上各有一个内、外测量爪)、游标卡尺上还有一个深度尺．(如图1所示) 2．原理：利用主尺的单位刻度与游标尺的单位刻度之间固定的微量差值来提高测量精度． 不管游标尺上有多少个小等分刻度，它的刻度部分的总长度比主尺上的同样多的小等分刻度总长度少1 mm.常见的游标尺上小等分刻度有10个、20个、50个的，其规格见下表： 刻度格数(分度) 刻度总长度 1 mm与每小格的差值 精确度(可精确到) 10 9 mm 0.1 mm 0.1 mm 20 19 mm 0.05 mm 0.05 mm 50 49 mm 0.02 mm 0.02 mm （二）、螺旋测微器的原理及读数 1．构造 如图所示，它的小砧A和固定刻度G固定在U形框架F上，可调刻度H、粗调旋钮K和微调旋钮K′是与测微螺杆P连在一起的，并通过精密螺纹穿过F，用锁给予锁定． 2．使用方法 当A与P并拢时，可调刻度H的零点恰好跟固定刻度G的零点重合，旋转粗调旋钮K，将测微螺杆P旋出，把被测物体放入A、P之间的夹缝中，再旋转粗调旋钮K，P快要接触被测物时，要停止使用旋钮K，改用微调旋钮K′，听到“喀喀”声时停止，然后读数． 3．读数方法 L＝固定刻度示数＋可动刻度示数(估读一位)×0.01 mm. （三）、电压表、电流表的读数 1．首先要弄清电表量程，即指针指到最大刻度时电表允许通过的最大电压或电流值． 2．根据表盘总的刻度数确定精确度，即每一小格表示的值，同时确定读数有效数字所在的位数． 3．按照指针的实际位置进行读数． 4．(1)0～3 V量程的电压表和0～3 A量程的电流表读数方法相同，此量程下的精确度分别是0.1 V和0.1 A，读到0.1的下一位，即读到小数点后面两位． (2)对于0～15 V量程的电压表，精确度是0.5 V，在读数时只要求读到小数点后面一位，即读到0.1 V. (3)对于0～0.6 A量程的电流表，精确度是0.02 A，在读数时只要求读到小数点后面两位，这时要求“半格估读”，即读到最小刻度的一半0.01 A. 练习3（1）读出图中游标卡尺和螺旋测微器的读数，游标卡尺的读数为______ mm；螺旋测微器的读数为________ mm. （2）某同学用20分度的游标卡尺测量一薄金属圆板的直径D，用螺旋测微器测量其厚度d，示数如图甲、乙所示．由图可读出D＝______________ mm，d＝____________ mm. 　 （3）　如图为电流表和电压表的刻度盘． (1)图甲使用0.6 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表________A，图中表针示数是________A；当使用3 A量程时，对应刻度盘上每一小格代表______A，图中表针示数为________A. (2)图乙使用较小量程时，每小格表示________V，图中表的示数为______V．若使用的是较大量程，则这时表盘刻度每小格表示______V，图中表针示数为______V. （1）答案　11.4　0.920 解析　游标卡尺的读数为：L＝11 mm＋4×0.1 mm＝11.4 mm；螺旋测微器的读数为：d＝ 0.5 mm＋42.0×0.01 mm＝0.920 mm. （2）答案　50.80　3.775(3.774～3.776均可) （3）答案　(1)0.02　0.44　0.1　2.20 (2)0.1　1.70　0.5　8.5 四、测量金属丝的电阻率 设计实验电路，如图，取一段金属电阻丝连接到电路中，测出电阻丝的电阻R、长度l和直径d(S＝)，由R＝ρ得：ρ＝(用R、S、l表示)＝(用R、d、l表示)，从而计算出该电阻丝所用材料的电阻率． 练习4 某同学测量一段长度已知的电阻丝的电阻率．实验操作如下： (1)螺旋测微器如图所示．在测量电阻丝的直径时，先将电阻丝轻轻地夹在测砧与测微螺杆之间，使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触，再旋动____(选填“A”“B”或“C”)，直到听到“喀喀”的声音，以保证压力适当，同时防止螺旋测微器的损坏． (2)选择电阻丝的________(选填“同一”或“不同”)位置进行多次测量，取其平均值作为电阻丝的直径． (3)如图甲中Rx为待测电阻丝．请用笔画线代替导线，将滑动变阻器接入图乙实物电路中的正确位置． (4)为测量Rx，利用图甲所示的电路，调节滑动变阻器测得5组电压U1和电流I1的值，作出的U1－I1关系图像如图11所示．接着，将电压表改接在a、b两端，测得5组电压U2和电流I2的值，数据见下表： U2/V 0.50 1.02 1.54 2.05 2.55 I2/mA 20.0 40.0 60.0 80.0 100.0 请根据表中的数据，在图中方格纸上作出U2－I2图像． (5)由此，可求得电阻丝的阻值Rx＝________Ω.根据电阻定律可得到电阻丝的电阻率． 答案　(1)C　(2)不同　(3)如图所示　 (4)如图所示 (5)23.5(23.0～24.0均可) 解析　(1)A起固定作用，便于读数；B为粗调，调节B使电阻丝与测微螺杆、测砧刚好接触；然后调节C，C起微调作用． (2)电阻丝电阻R＝ρ，测量一段电阻丝的电阻，S为这段电阻丝的横截面积，而不是某位置处的横截面积，故应在不同位置进行多次测量，取平均值作为电阻丝的直径以减小误差． (4)把U2和I2的数据在方格纸中描点，用过原点的直线把它们连在一起，让尽可能多的点在直线上． (5)结合题图中图线的斜率可知R0＋Rx＋RA＝49.0 Ω，R0＋RA＝25.5 Ω，解得Rx＝23.5 Ω. 五、测量电源的电动势和内阻 由E＝U＋Ir知，改变外电路的阻值可测出多组U、I的值，通过图像可求出E、r的值．实验电路如图所示． 1．计算法：由E＝U1＋I1r，E＝U2＋I2r可解得E＝，r＝.可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的平均值． 2．作图法： (1)以U为纵坐标，I为横坐标，建立平面直角坐标系，根据几组U、I测量数据，在坐标系中描点，作U－I图像． (2)将图线两侧延长，纵轴截距点是断路的路端电压，它的数值就是电源电动势E；横轴截距点是路端电压U＝0时的电流，它的数值就是短路电流I短＝. (3)图线斜率的绝对值为电源的内阻r，即r＝＝，如图所示． 练习5 在测量干电池的电动势E和内阻r的实验中，小明设计了如图甲所示的实验电路，S2为单刀双掷开关，定值电阻R0＝3 Ω.闭合开关S1，S2接1位置，改变滑动变阻器的阻值，记录几组电压表示数和对应的电流表示数；之后，保持S1闭合，S2改接2位置，改变滑动变阻器的阻值，再记录几组电压表示数和对应的电流表示数．在同一坐标系内分别描点作出电压表示数U和对应的电流表示数I的图像，如图乙所示，两直线与纵轴的截距分别为3.00 V、2.99 V，与横轴的截距分别为0.75 A、0.80 A (1)S2接1位置时，作出的U－I图线是图乙中的__________(选填“A”或“B”)线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是__________． (2)由图乙可知，干电池电动势和内阻的真实值分别为E真＝______ V，r真＝________ Ω. (3)根据图线求出电流表内阻为________Ω. 答案　(1)B　电压表分流　(2)3.00　0.75 (3)0.25 解析　(1)当S2接1位置时，可把电压表与电源看作一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律：E＝U断可知，电动势和内阻的测量值均小于真实值，所以作出的U－I图线应是B线；测出的电池电动势E和内阻r存在系统误差，原因是电压表分流造成． (2)当S2接2位置时，可把电流表与电源看作一个等效电源，根据闭合电路欧姆定律E＝U断可知电动势测量值等于真实值，U－I图线应是A线，即E真＝UA＝3.00 V；由题图图像可知，E真＝UA，由于S2接1位置时，U－I图线的B线对应的短路电流为I短＝IB，所以r真＝－R0＝－R0＝ Ω－3 Ω＝0.75 Ω； (3)开关S2接2位置时，U－I图像如题图乙中A所示，此时：R0＋r真＋RA＝， 电流表内阻：RA＝－r真－R0＝ Ω－0.75 Ω－3 Ω＝0.25 Ω 六、电磁感应现象 探究一：如图实验中，让导体棒在磁场中保持相对静止时或者平行于磁场运动时，无论磁场多强，闭合电路中都没有电流，当导体ab做切割磁感线运动时，闭合回路中有电流产生． 探究二：如图，当磁铁静止在螺线管中时，回路中无电流，在磁铁插入或拔出螺线管的过程中，回路中有感应电流． 探究三：如图，当螺线管A的电流不变时，螺线管B所在的回路中没有电流产生；当螺线管A的电流变化时，螺线管B所在回路中就有了电流． 练习6 如图所示，将带铁芯的线圈A通过滑动变阻器和开关连接到电源上，线圈B的两端连接到灵敏电流计上．下列说法正确的是(　　) A．线圈A插入线圈B中稳定后，闭合开关瞬间，灵敏电流计指针将偏转 B．线圈A插入线圈B中稳定后，断开开关瞬间，灵敏电流计指针不会偏转 C．闭合开关后，把线圈A从线圈B中拔出的过程中，灵敏电流计指针将偏转 D．线圈A插入线圈B中，闭合开关稳定后，滑动变阻器滑片P向右或向左移动过程中，灵敏电流计指针都将偏转 答案　ACD 解析　线圈A插入线圈B中稳定后，闭合开关或断开开关瞬间，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，因此灵敏电流计指针会发生偏转，故A正确，B错误；闭合开关后，把线圈A从线圈B中拔出的过程中，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，因此灵敏电流计指针会发生偏转，故C正确；闭合开关稳定后，滑动变阻器滑片P向右或向左移动过程中，穿过线圈B的磁通量发生变化，线圈B中产生感应电流，灵敏电流计指针都将发生偏转，故D正确． 1 学科网（北京）股份有限公司 $